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2014 年度 実績報告書

熱電相関物性の非平衡量子シミュレーション

公募研究

研究領域コンピューティクスによる物質デザイン:複合相関と非平衡ダイナミクス
研究課題/領域番号 25104722
研究機関東京理科大学

研究代表者

山本 貴博  東京理科大学, 工学部, 講師 (30408695)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード熱電変換 / 計算科学 / ナノ材料
研究実績の概要

徹底した省エネ・リサイクルを実現するためには、これまで回収が困難とされてきた150℃以下の低温排熱の有効利用が鍵であり、この分野において計算物質科学の果たすべき役割は大きい。本研究では、次の2つの項目:
項目1:原子レベルでの熱電変換シミュレーション手法の開発
項目2:電流と熱流の非平衡複合相関現象の解明・予測
を推進した。今年度のそれぞれの項目に対する研究実績の概要を以下に記す。
項目1では、昨年度に引き続き「非平衡グリーン関数法+密度汎関数法(NEGF法)」と「波束ダイナミクス法(WPD法)」に基づく熱電変換シミュレーション手法の開発を行った。特に、量子伝導領域から古典伝導領域までの全領域での熱電変換シミュレーションを実行できるようにWPD法を改良した。この方法をカーボンナノチューブに応用した結果、半導体カーボンナノチューブでは(チューブの直径にも依るが)サブ100nmでコヒーレント量子輸送から拡散的(古典的)輸送へとクロスオーバすることが明らかとなった。項目2では、遷移金属ダイカルコゲナイド物質(TMDC)の電流と熱流の非平衡複合相関現象の研究を実施した。その結果、TMDCに円偏光した光を照射すると、磁場を印加することなくネルンスト効果が生じることを発見した。また、2014年に発見されたばかりのフォスフォレン(黒リン単原子層)を伸張することで、フォスフォレンの熱電パワーファクターが変調可能であることを発見した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Significant enhancement of the thermoelectric performance of phosphorene through the application of tensile strain2015

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Phyics Express

      巻: 8 ページ: 015202(4pages)

    • DOI

      10.7567/APEX.8.015202

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第一原理シミュレーションによる新規フレキシブル熱電材料の探索2015

    • 著者名/発表者名
      山本貴博, 小鍋哲
    • 雑誌名

      日本熱電学会誌

      巻: 11 ページ: 9/16

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tuning of the Thermoelectric Properties of One-Dimensional Material Networks by Electric Double Layer Techniques using Ionic liquids2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yanagi, Shouhei Kanda, Yuki Oshima, Yoshimasa Kitamura, Hideki Kawai, Takahiro Yamamoto, Taishi Takenobu, Yusuke Nakai, Yutaka Maniwa
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 14 ページ: 6437/6442

    • DOI

      10.1021/nl502982f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Alternating current response of carbon nanotubes with randomly distributed impurities2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Hirai, Takahiro Yamamoto, and Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 ページ: 173106(5pages)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4900785

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin-polarized Currents through a Quantum Dot: Non-Equilibrium Green’s Function Simulations under Hartree Approximation2014

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sasaoka, Takahiro Yamamoto, and Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 53 ページ: 115203(4pages)

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.115203

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Valley Photothermoelectric Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 ページ: 075430(4pages)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.075430

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anomalous satellite inductive peaks in alternating current response of defective carbon nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Hirai, Takahiro Yamamoto, and Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 115 ページ: 174312(6pages)

    • DOI

      10.1063/1.4874937

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] グラフェンとその関連物質の熱伝導と熱電物性2014

    • 著者名/発表者名
      山本貴博, 小鍋哲
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      巻: 57 ページ: 457/460

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.3131/jvsj2.57.457

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] SWCNTフィルムの熱電物性:半導体型・金属型混合の効果2015

    • 著者名/発表者名
      林大介, 中井 祐介, 客野遥, 柳和宏, 宮田耕充, 真庭豊, 山本貴博
    • 学会等名
      第62回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川県平塚市(東海大・湘南キャンパス)
    • 年月日
      2015-03-13
  • [学会発表] Crossover between Localization and Delocalization in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2015

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      第48回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール
    • 年月日
      2015-02-21
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜の熱電特性:シミュレーションとデバイス動作特性2014

    • 著者名/発表者名
      加藤哲平、臼井信志、山本貴博
    • 学会等名
      第35回 日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      東京、東京工業大学(大岡山キャンパス)
    • 年月日
      2014-11-24
  • [学会発表] G-mode modulation of graphene by mechanical strain2014

    • 著者名/発表者名
      Kento Tada, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-04
  • [学会発表] Quantum Transport in Disordered Graphene Nanoribbons with Randomly Distributed Edge Vacancies2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-04
  • [学会発表] Electronic Structure of Graphene Nanomeshs with Triangular Nanoholes2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Fujii, Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-03
  • [学会発表] Anomalous Photo-thermoelectric Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Recent Progress in Graphene Research (RPGR2014)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] Computational Simulation on Coherent Electronic Transport in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Recent Progress in Graphene Research (RPGR2014)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] Photo-induced anomalous Nernst effects in transition metal dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会 JSAP-OSA Joint Symposia
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2014-09-17
  • [学会発表] 電気二重層キャリア注入による半導体型単層カーボンナノチューブの熱電物性の制御2014

    • 著者名/発表者名
      柳和宏,河合英輝,神田翔平,大島侑己,北村典雅,山本貴博,中井祐介,真庭豊
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市 中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07
  • [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイドにおけるバレーネルンスト効果2014

    • 著者名/発表者名
      小鍋哲、山本貴博
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市 中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07
  • [学会発表] Photo-Induced Anomalous Nernst Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      小鍋哲、山本貴博
    • 学会等名
      第47回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2014-09-05
  • [学会発表] Heat-Transport and Thermoelectric Properties of Carbon Nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      山本貴博
    • 学会等名
      第47回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2014-09-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Seebeck coefficient of carbon-nanotube thin-films2014

    • 著者名/発表者名
      Teppei Kato, Shinji Usui, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-26
  • [学会発表] Edge-Vacancy Effect on Electronic Transport in Narrow Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-26
  • [学会発表] Coherent Electronic Transport in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th IEEE International Nanoelectronics Conference (IEEE INEC 2014)
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-30
  • [学会発表] Development of New Simulation Method for Thermoelectric Responses of Large Scale Systems and Its Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Takada, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
    • 発表場所
      Chaminade Resort, Santa Cruz, CA
    • 年月日
      2014-07-14
  • [学会発表] Thermoelectric Power of Carbon-Nanotube Bucky Paper: Simulation and Experiment2014

    • 著者名/発表者名
      Kato Teppei, Shinji Usui, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
    • 発表場所
      Chaminade Resort, Santa Cruz, CA
    • 年月日
      2014-07-14
  • [学会発表] Edge-Vacancy Effect on Electronic Transport in Narrow Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      QuantumHagen
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2014-07-01
  • [産業財産権] 黒リン単原子膜、熱電材料、及び熱電変換素子2014

    • 発明者名
      山本貴博
    • 権利者名
      山本貴博
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-209402
    • 出願年月日
      2014-10-10

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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